【采矿课件】第六章矿井风量调节

【采矿课件】第六章矿井风量调节

在矿井生产中，矿井风网的供风量会因巷道的延伸、工作面的推进等因素不断的发生变化，另外，瓦斯涌出量等发生变化也要引起风网内需风量的变化。这些变化都会导致井下各用风地点的实际供风量与需求风量产生较大差异，甚至引起矿井总风量的供需变化。为了保证井下风流按所需的风量和预定的路线流淌，就需要对矿井风量进行调剂。这是矿井通风治理的重要内容。

通常，在采区内、采区之间和生产水平之间的风量调剂称为局部风量调剂；对全矿总风量进行增减的调剂称为矿井总风量调剂。

第一节 局部风量调剂

局部风量调剂有三种方法：增加风阻调剂法、降低风阻调剂法和辅助通风机调剂法。

一、增加风阻调剂法

1、增阻法调剂原理

如图6-1所示为某采区两个采煤工作面的通风网路图。已知两风路的风阻值

R 1=0.8N S 2/m 8，R 2=1.0NS 2/m 8，若总风量Q =12m 3/s ，则该并联网路中自然分配的风量分别为：

图6-1 并联通风网路

Q 1=21

1R R Q

+=0.18.0112+=6.3 m 3/s

Q 2=Q-Q 1=12－6.3=5.7 m 3/s

如按生产要求，1分支的风量应为Q Ⅰ=4.0 m 3/s ，2分支的风量应为Q Ⅱ=8.0 m 3/s ，明显自然分配的风量不符合生产要求。按满足生产要求的风量，两分支的阻力分别为：

h 1=R 1Q Ⅰ2=0.8×42=12.8Pa

h 2=R 2Q Ⅱ2=1.0×82=64.0 Pa

2风路的阻力大于1风路的阻力，这与并联网路两分支分压平稳的规律不符。因此，必须进行调剂。采纳增阻调剂法，即以h 2的数值为并联风网的总阻力，在1风路上增加一

项局部阻力h c ，使两风路的阻力相等，这时进入两风路的风量即为需要的风量。

h 1+ h 窗= h 2

或 h 窗= h 2- h 1

即 h 窗=64-12.8=51.2 Pa

以上说明，增阻调剂法的实质确实是以并联风网中阻力较大的分支阻力值为依据，在阻力较小的分支中增加一项局部阻力，使并联各分支的阻力达到平稳，以保证风量按需供应。

增阻调剂法的要紧措施，是在调剂支路回风侧设置调剂风窗（如图6-2所示）、临时风帘、风幕（如图6-3所示）等调剂装置。其中调剂风窗由于其调剂风量范畴大，制造和安装都较简单，在生产中使用的最多。

图6-2 调剂风窗

图6-3 风幕

调剂风窗的开口断面积运算：

当窗S /S ≦0.5时，

窗S =窗h S Q QS

84.065.0 (6-1)

或 窗S =

窗R S S 84.065.0+ (6-2) 当窗S /S ﹥0.5时，

窗S =窗

h S Q QS

759.0+ （6-3） 或 窗S =窗R S S

759.01+ (6-4)

式中 S 窗------调剂风窗的断面积，m 2； S ------巷道的断面积，m 2；

Q ------通过的风量，m 3/s ；

H 窗------调剂阻力，Pa ；

R 窗------调剂风窗的风阻，Ns 2/m 8，R 窗= h 窗/Q 2。

上例中，若1分支回风侧设置调剂风窗处的巷道断面S 1=4.5m 2，则调剂风窗的开口断面积为：

窗S /S =窗

h S 759.0Q Q

+=2.515.4759.044⨯+=0.14＜0.5 则窗S =窗h S 84.0Q 65.0QS + =2.515.484.0465.05

.44⨯+⨯⨯≈0.61 m 2

2、增阻法调剂的分析

1）增阻调剂法使风网总风阻增加，假如要紧通风机特性曲线不变，总风量会减少，在一定条件下，可能达不到调剂风量的预期成效。

如图6-4所示，已知要紧通风机特性曲线Ⅰ和两分支风阻R 1、R 2。在图上按照“风压相等，风量相加”的原则，绘制并联风网的总风阻曲线R 。R 与Ⅰ的交点a 即为要紧通风机的工作点，a 点的横坐标则为矿井的总风量Q 。从a 作水平线和R 1、R 2交于b 、c 两点，则b 、c 两点的横坐标Q 1、Q 2为两风路自然分配的风量。假如在1风路中采取增阻法调剂，增加的风阻值为R 窗，1风路中的风阻则上升为R 1ˊ（R 1ˊ= R 1+ R 窗），在图上绘出R 1ˊ的曲线,并绘出R 1ˊ和R 2并联的风阻曲线R ˊ,由R ˊ与Ⅰ的交点a ˊ解出调剂后的矿井总风量Q ˊ。由a ˊ作水平线交R 1ˊ和R 2于b ˊ、c ˊ,则调剂后分配在两分支中的风量分别为Q 1ˊ、Q 2ˊ 。能够看出，风量调剂后由于矿井总风阻值的增加，使总风量减少，其减少值为△Q =Q － Q ˊ；增阻的1分支中风量也减少,其减少值为△Q 1= Q 1－ Q 1ˊ；另一支风量增加，其增加值为△Q 2= Q 2ˊ－ Q 2 。明显减少的多，增加的少，其差值就等于总风量的减少值，即：

△ Q = ( Q 1＋Q 2)－( Q 1ˊ＋Q 2ˊ)

=( Q1－Q1ˊ)－( Q 2ˊ－Q 2)

=△Q1－△Q 2m3/s

图6-4 增阻法调剂分析

图6-5 通风机风压曲线陡缓对调风的阻碍

2）总风量的减少值与要紧通风机性能曲线的缓、陡有关。如图6-5所示，Ⅰ为轴流式通风机风压特性曲线，Ⅱ为离心式通风机风压特性曲线。R、Rˊ分别为调剂前后的风阻曲线。能够看出，△Q＜△Qˊ，说明通风机风压特性曲线越陡，总风量减少值越小，反之则越大。

3、增阻调剂法的使用

1）调剂风窗一样安设在回风侧，以免阻碍运输。当必须安设在运输巷道时，可采取多段调剂，即用若干个大面积调剂风窗代替一个面积较小的调剂风窗，且满足小面积风窗的阻力等于这些大面积风窗的阻力之和。

2）在复杂风网中采纳增阻法调剂时，应按先内后外的顺序逐步调剂。使每个网孔的阻力达到平稳。要合理确定风窗的位置，防止重复设置。例如：图6-6所示的复杂网路，若每条风路所需的风压值已确定（图中括号内数值、单位Pa），合理的调剂顺序应该按A →B→C→D→E网孔，依次调剂，并分别在ab(10 Pa)支路、cd(50 Pa)支路、ef支路设置调剂风窗，增加的风压值分别为10 Pa、20 Pa、30 Pa。

图6-6 复杂风网中风窗调剂的顺序

3）风窗一样安设在风桥之后（图6-7b）。假如将风窗安设在风桥之前（图6-7a），由于风流经风窗后压降专门大，造成风桥上、下风流的压差增大，可能导致风桥漏风增大。

图6-7风桥前后风窗的位置

增阻调剂法具有简单、易行的优点，是采区内巷道间的要紧调剂措施。但这种方法会使矿井的总风阻增加，若要紧通风机风压特性曲线不变，会导致矿井总风量下降；否则，